Quale tipo di reazione chimica produce un polimero

Prima di passare direttamente al tema principale, quale tipo di reazione chimica produce un polimero, cerchiamo prima di capire le basi del polimero.

Cos'è un polimero

Un polimero è una sostanza costituita da molecole che sono disposte come sequenze molto lunghe di una o più specie di atomi o gruppi di atomi collegati tra loro da legami covalenti. I polimeri sono considerati come macromolecole a causa della loro massiccia massa molecolare. I gruppi di atomi o molecole che si interconnettono per formare un polimero sono noti come monomeri. Quindi, i monomeri sono gli elementi costitutivi dei polimeri.

I legami primari trovati in un polimero sono i legami covalenti. Inoltre, potrebbero esistere obbligazioni di van der Waals. I legami covalenti sono più forti dei legami di van der Waals. Pertanto, la depolimerizzazione di un polimero è piuttosto difficile e può implicare tecniche avanzate.

Classificazione dei polimeri

I polimeri sono classificati in vari modi.

Basato sui tipi di monomeri che costruiscono polimeri, ci sono due tipi di polimeri; (un) omopolimeri, che sono composti dalla polimerizzazione di un solo tipo di monomero e (b) copolimeri, che sono formati dalla polimerizzazione di due o più tipi di monomeri.

Basato sulla natura dei polimeri, possono essere classificati come polimeri naturali e sintetici. Un buon esempio per a polimero naturale è in lattice di gomma naturale, che si ottiene dall'albero chiamato Hevea brasiliensis. Polimeri sintetici sono polimeri artificiali in condizioni controllate. Alcuni esempi di polimeri sintetici comprendono plastica, gomma neoprene, gomma siliconica, gomma isoprene, ecc.

Basato sulla struttura, ci sono quattro tipi di polimeri: polimeri lineari, polimeri ciclici, polimeri ramificati e polimeri di rete.

La classificazione più comune dei polimeri è in base alle loro caratteristiche chimiche e fisiche. Secondo questa classificazione, i polimeri sono raggruppati in termoplastici, elastomeri e termoindurenti. termoplastici sono i polimeri costituiti da polimeri lineari o ramificati; si addolciscono sulla sottomissione del calore. Possono essere modellati in qualsiasi forma utilizzando varie tecniche di stampaggio. elastomeri sono i polimeri che hanno una natura elastica, grazie alla quale possono recuperare rapidamente la loro dimensione originale quando viene rilasciato lo stress applicato. termoindurenti sono i polimeri rigidi costituiti da una rete altamente reticolata di polimeri. Questi polimeri non possono essere rimodellati una volta formati e degradati in seguito all'applicazione del calore. 

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Cos'è la polimerizzazione

La polimerizzazione è il processo che lega le molecole monomeriche insieme per formare lunghe catene attraverso una reazione chimica. Gli omopolimeri sono formati dall'omopolimerizzazione, mentre i copolimeri sono formati dalla copolimerizzazione. Per esempio, i monomeri di etilene subiscono omopolimerizzazione per formare polietilene, mentre i monomeri di etilene e propilene subiscono copolimerizzazione per formare copolimero di poli (propilene / etilene) [PP / PE].

Quale tipo di reazione chimica produce un polimero

Il requisito fondamentale per la polimerizzazione è la capacità dei monomeri di formare legami con altre molecole monomeriche. Ci sono vari tipi di reazioni chimiche coinvolte nell'industria dei polimeri per formare polimeri. Tutti questi tipi di reazione possono essere classificati in due categorie di base denominate polimerizzazione a gradini e polimerizzazione a catena.

Polimerizzazione a gradini

La polimerizzazione in fasi è una reazione di crescita. Nella fase di polimerizzazione, la crescita delle catene polimeriche avviene per reazioni graduali che avvengono tra due specie molecolari. Durante la fase di polimerizzazione, il grado di polimerizzazione aumenta gradualmente durante la reazione quando ogni molecola di monomero viene trasformata in un dimero, quindi in un trimero e così via fino a formare le macromolecole polimeriche. Esistono due tipi di polireazione sotto la polimerizzazione in fase: policondensazione e poliaddizione. Le reazioni di policondensazione sono molto più comuni delle reazioni di poliaddizione.

Una rappresentazione generica di una polimerizzazione a crescita progressiva. (I singoli punti bianchi rappresentano i monomeri e le catene nere rappresentano gli oligomeri e i polimeri)

Polimerizzazione a catena

Nella polimerizzazione a catena, la reazione di polimerizzazione avviene solo con un monomero attaccato ad un gruppo terminale reattivo e di solito richiede un iniziatore per iniziare la reazione. I monomeri utilizzati per la polimerizzazione a catena di solito contengono doppi legami, tripli legami o anelli aromatici. Queste reazioni possono essere eseguite utilizzando meccanismi anionici, meccanismi cationici, meccanismi di radicali liberi e meccanismi di coordinamento. Il tipo di meccanismo è determinato in base alla proprietà chimica del monomero e dell'iniziatore utilizzato. Il meccanismo più comune è la polimerizzazione radicalica, dove i monomeri contengono doppi legami carbonio-carbonio o monomeri vinilici come etilene, butadiene, stirene, acrilonitrile, cloruro di vinile, ecc. Gli iniziatori della polimerizzazione radicalica possono generare radicali mediante varie reazioni chimiche come decomposizione termica, reazioni redox, ecc., per dare inizio alla reazione di polimerizzazione. Alcuni esempi comuni di tali iniziatori includono idroperossidi, perossido di bicarbonato, perossiesteri, azocomposti, persolfati idrosolubili inorganici, perossido di idrogeno, ecc..

Un esempio di polimerizzazione a crescita di catena mediante apertura dell'anello a polycaprolactone

Riferimenti:

Robert J. Young e Peter A. Lovell, Introduction to polymers (2011), 3^rd Edizione, CRC Press, USA.

Bruce, R. G, Dalton, W.K., Neely, J.E. e Kibbe, R.R, Materiali moderni e processo di fabbricazione (2004), 3^rd Edizione, Repro India Ltd, India.

Cortesia dell'immagine:

"Polimerizzazione a crescita graduale" di Chem538grp5w09 - Opera privata (dominio pubblico) tramite Commons Wikimedia

"Sintesi polycaprolactone" di V8rik su Wikipedia inglese (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia